图3为测试系统原理图。测试系统搭建中，选择带宽8 nm、反射率10．00 dB、边模抑制16 dB及Bragg光栅有效长度为13 mm的光纤Bragg光栅作为测量用和温度补偿光纤Bragg光栅，其中测量用光纤Bragg光栅波长为1 549 nm，温度补偿光纤Bragg光栅波长为1 524 nm。选择的压电驱动元件型号：XP 6×6／18)的相对介电常数为5 400，居里温度为150℃，密度为8 g／cm3，弹性柔顺常数为18×10-12 m²／N的叠堆型压电裸陶瓷。
按照测试系统原理图，配置相应的设备仪器为电流互感器；光纤Bragg光栅网络分析仪(包括宽带光源)：0safel000—XX型光纤光栅解调仪。
具体的连接步骤为：
（1）把电流互感器的输出端连接到取样电阻两端，取样电阻两端与整流滤波器的输入端连接，叠堆型压电陶瓷的正负极分别与整流滤波器输出端的正负极连接。
（2）检查电流传感器的各零部件连接无误；把叠堆型压电陶瓷悬空固定于固定架上，避免因接触其他物体产生的摩擦力影响；把电流传感器的跳线端子连接在光纤Bragg光栅网络分析仪的通道2上。
（3）检查光纤Bragg光栅网络分析仪与显示器的连接无误且能正常工作，把温湿度计放在光纤Bragg光栅的附近，系统搭建准备就绪。
实验分为两组：
（1）逐步升高取样电阻上的电压来记录光纤Bragg光栅的中心波长值。
（2）逐步降低取样电阻上的电压来记录光纤Bragg光栅的中心波长值。
开始实验，打开光纤Bragg光栅网络分析仪和显示器。接通电流互感器一次侧电源，调节电流大小，使取样电阻两端电压值为0。
首先，观测取样电阻值为。时分析仪解调出的测量用光纤Bragg光栅和温度补偿光纤Bragg光栅的中心波长，零漂0.5 h系统处于稳定状态后，分别记录其波长值及温度。其次，调节电流互感器一次侧电流，使取样电阻上电压从。调节到1 V，保持1 min使波长值稳定后记录数据。按此方法，电压每增加1 V记录其相关数据，直至电压增加到10 V为止。然后，将增加到10 V的电压逐次降低1 V，同时记录测量数据，直到降低为0。
一组实验完毕，待电流传感器和测试系统稳定至少1 h后进行下一组实验时，重复前面步骤。按照相关规定，对电流传感器作了3次测试实验。相关的测试数据曲线如4所示。
2．1 灵敏度和灵敏阀
实验中，电流传感器的灵敏度有增压和降压灵敏度。理论计算得到波长变化量与取样电阻上电压的灵敏度为0.0611 pm／A。实际测量数据得到的取样电阻电压升高时电流灵敏度为0.0537pm／A，降低电压时电流传感器灵敏度为0.0597 pm／A。
2．2线性度
利用最小二乘法进行曲线拟合，拟合曲线方程：增压方程y=12．307x—0.2525；降压方程y=12．499x+0.1383。
经过计算，在增加电压时拟合数据与实验数据最大波长偏差为o．945 5 pm，此时电压在1 V；在降低电压时拟合数据与实验数据最大波长偏差为0．8621 pm，此时电压为0.4V时，可算得该传感器的非线性误差分别为7．27％FS和6．63％FS。
2．3迟滞性
拟合数据中，升降压之间的最大波长差值出现在0.4V时，此时最大波长差值为o．808 2 pm。所以电流传感器的滞后为6．21％FS。
2．4重复性
表1为各试验级别的最大波长差值。根据各次试验级别的最大波长差值计算得到，被测电流传感器的重复性误差为7．69％FS。
3 结束语
本文结合叠堆型压电陶瓷和光纤光栅，研制了一种基于压电陶瓷的压电驱动式光纤Bragg光栅电流传感器，利用叠堆型压电陶瓷和光纤光栅解决了传统电流传感器不能实时远距离、成本贵、抗磁干扰能力差、频带窄的问题。电流互感器、取样电阻和整流滤波稳压电路将大电流转换为直流低电压信号，加载到叠堆型压电陶瓷上，由于逆压电效应，将叠堆型压电陶瓷的应变线性转换为光纤Bragg光栅的中心反射波长的移位，测量出光纤Bragg光栅中心反射波长的移位就可测量出电流的大小。将电流传感器和光纤Bragg光栅网络分析仪组成测试系统，每次递增或递减1 V直流电压来对电流传感器进行测试实验。实验结果表明，该传感器的非线性误差为7．27％FS，灵敏度为0.0567 pm／A，重复性为7．69％FS。
作者：彭李，王振，吴晟，代云洪，胡万层，李川
(昆明理工大学信息工程与自动化学院，云南昆明650500)
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